船舶电力推进储能控制策略与容量配置研究

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1、分类号：密级：_______________UDC：编号：_______________工学硕士学位论文船舶电力推进储能控制策略与容量配置研究硕士研究生：王凌宇指导教师：丛望教授学科、专业：电气工程论文主审人：张敬南副教授哈尔滨工程大学2018年03月分类号：密级：_______________UDC：编号：_______________工学硕士学位论文船舶电力推进储能控制策略与容量配置研究硕士研究生：王凌宇指导教师：丛望教授学位级别：工学硕士学科、专业：电气工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2018年1月论文答辩

2、日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchofenergystoragecontrolstrategyandcapacityallocationofshipelectricpropulsionCandidate:WangLingYuSupervisor:Prof.CongWangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:Ele

3、ctricalEngineeringDateofSubmission:January,2018DateofOralExamination:March,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均

4、已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大

5、学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日船舶电力推进储能控制策略与容量配置研究摘要随着人们对石化能源的不断开采使用，导致未来的石化能源必将枯竭。因此，在船舶上由石化能源作为燃料来驱动的内燃机将会退出历史舞台，转变为以电力作为能源来驱动的电力推进系统。以电力推进船舶将会有传统动力船舶所不具备的优势，电力推进船舶的驱动力大、调速范围大、便于安装维修、噪音小、环境污染小等特点受到世

6、界各国广泛的应用。因此，对船舶电力推进系统的研究将会对船舶的理论发展和实际意义都具有非常重大的价值。船舶运行中进行停车、倒车、遇到大负荷的脉冲负载和电网故障会对直流母线造成欠压和过压，严重损害船舶电力系统的稳定运行。基于此，本文设计一种混合储能装置来抑制直流母线电压及功率的波动，提高船舶电力系统的稳定性。本文首先对船舶电力推进系统的主要模块进行数学建模，包括原动机及其调速模块、发电机模块、推进电机模块以及螺旋桨模块。在基本的船舶电力推进系统上建立锂电池-超级电容混合储能的模型，分别对锂电池二阶RC模型和超级电容等效模型

7、进行分析和搭建，并对仿真模型的充放电曲线与实际储能元件的充放电曲线进行验证。其次，对锂电池-超级电容混合储能模型设计一种MMC-BDC控制策略，采用串联均压的控制方法，将N组半桥电路的下半桥串联起来，通过控制策略对开关管进行控制，实现各储能元件组的电压及容量均衡。为了防止超级电容和锂电池的过充过放，损害储能元件的寿命，需要对储能系统的设计充放电规则和能量管理策略。在Matlab/Simulink中建立储能元件的控制模型，并对其仿真验证均压控制策略的有效性。然后，采用改进的粒子群混沌算法对混合储能系统中的储能容量进行配置

8、及优化，确定了储能系统的约束条件，确定了以考虑储能元件寿命关系的总金额为目标函数，对锂电池和超级电容并联组数和串联组数进行配置优化，并进行仿真验证。最后，对船舶运动过程中的常见工况以及故障进行仿真研究，分析了螺旋桨反转、突加脉冲负载、电网单相接地短路故障和电网三相短路故障，并进行仿真，分析其对直流母线电压的稳定性、发电机转速和推进